Физическое моделирование формирования насыщенности в переходной зоне газоводяного контакта при упруговодонапорном режиме эксплуатации подземных хранилищ газа в низкопроницаемых коллекторах

А. Р. Гайсин; А. И. Шаяхметов; А. И. Пономарев

Том 279

Страницы:

152-159

В печати

Научная статья

Геотехнология и инженерная геология

Физическое моделирование формирования насыщенности в переходной зоне газоводяного контакта при упруговодонапорном режиме эксплуатации подземных хранилищ газа в низкопроницаемых коллекторах

Авторы:

А. Р. Гайсин¹

А. И. Шаяхметов²

А. И. Пономарев³

Об авторах

1 — аспирант Уфимский государственный нефтяной технический университет ▪ Orcid
2 — канд. техн. наук доцент Уфимский государственный нефтяной технический университет ▪ Orcid
3 — д-р техн. наук профессор Уфимский государственный нефтяной технический университет ▪ Orcid ▪ Scopus ▪ ResearcherID

Дата отправки:

2025-10-20

Дата принятия:

2026-04-28

Дата публикации онлайн:

2026-06-26

Аннотация

Рост газопотребления, связанный с газификацией регионов России, требует создания новых подземных хранилищ газа (ПХГ) и повышения производительности существующих объектов хранения газа. Создание новых и расширение емкости существующих объектов хранения сопряжено с большими капиталовложениями. Наиболее значительными статьями расходов являются затраты на приобретение буферного газа, который необходим для поддержания пластового давления и производительности ПХГ при отборе газа. Газ обеспечивает «сухую» зону в пределах размещения эксплуатационных скважин, а также формирует переходную зону на газоводяном контакте при упруговодонапорном режиме эксплуатации. Размеры переходной зоны в области газоводяного контакта и необходимый для ее формирования неснижаемый объем буферного газа зависят от типа пласта-коллектора и его фильтрационно-емкостных свойств. При моделировании пластовых процессов в циклах закачки и отбора газа из ПХГ фильтрация газа и воды характеризуется гистерезисом зависимостей относительных фазовых проницаемостей (ОФП), а при создании ПХГ наблюдается еще и смещение зависимостей ОФП в фильтрационных процессах (закачка или отбор газа) одинакового направления. В работе представлены результаты лабораторных экспериментов по фильтрационному моделированию последовательно противонаправленных фильтрационных течений газа и воды в карбонатном пласте-коллекторе с активным аквифером с целью определения количества циклов, необходимых для стабилизации положения ОФП и точек остаточных газо- и водонасыщенности при моделировании закачки газа в ПХГ и его отборе.

Область исследования:

Геотехнология и инженерная геология

Ключевые слова:

подземное хранение газа переходная зона физическое моделирование относительные фазовые проницаемости гистерезис фазовых проницаемостей

Финансирование:

Отсутствует

Литература

Ермолаев А.И., Ефимов С.И., Харитонов И.П. Методы интенсификации притока газа к скважинам подземного хранилища газа – оценка масштабов применения // Наука и техника в газовой промышленности. 2021. № 3 (87). С. 73-79.
Пономарев А.И., Владимиров И.В., Калиновский Ю.В. и др. Аналитическое обоснование параметров аквифера при адаптации цифровой модели подземного хранилища газа в истощенном газоконденсатном месторождении // Вести газовой науки. 2018. № 1 (33). С. 203-206.
Енгибарян М.А., Поваров Д.А. Повышение эффективности эксплуатации ПХГ, созданных в пористых пластах с активной водонапорной системой, как части единой системы газоснабжения // Газовая промышленность. 2018. № 6 (769). С. 72-77.
Гайсин А.Р., Шаяхметов А.И., Пономарев А.И. и др. Особенности формирования области газонасыщенности при создании ПХГ в истощенной газовой залежи в коллекторе трещиновато-порового типа с активным аквифером // Георесурсы. 2024. Т. 26. № 1. С. 136-144. DOI: 10.18599/grs.2024.1.12
Zhengru Yang, Shabani M., Solano N. et al. Experimental determination of gas-water relative permeability for ultra-low-permeability reservoirs using crushed-rock samples: Implications for drill cuttings characterization // Fuel. 2023. Vol. 347. № 128331. DOI: 10.1016/j.fuel.2023.128331
Гасумов Р.А., Гасумов Э.Р., Минченко Ю.С. Особенности создания подземных резервуаров в истощенных нефтегазоконденсатных месторождениях // Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 418-427. DOI: 10.31897/PMI.2020.4.4
Hamid M.A., Musa T.A., Elbaloula H.A.A. et al. Fitting Relative Permeability’s Curves Based on Laboratory Production Data for A Thermal Composite Core Flooding Experiment // Journal of Petroleum Engineering & Technology. 2019. Vol. 9. Iss. 3. P. 41-56. DOI: 10.37591/jopet.v9i3.3426
Lysyy M., Fernø M.A., Ersland G. Effect of relative permeability hysteresis on reservoir simulation of underground hydrogen storage in an offshore aquifer // Journal of Energy Storage. 2023. Vol. 64. № 107229. DOI: 10.1016/j.est.2023.107229
Rezaei A., Hassanpouryouzband A., Molnar I. et al. Relative Permeability of Hydrogen and Aqueous Brines in Sandstones and Carbonates at Reservoir Conditions // Geophysical Research Letters. 2022. Vol. 49. Iss. 12. DOI: 10.1029/2022GL099433
Afzali S., Ghamartale A., Rezaei N., Zendehboudi S. Mathematical modeling and simulation of water-alternating-gas (WAG) process by incorporating capillary pressure and hysteresis effects // Fuel. 2020. Vol. 263. № 116362. DOI: 10.1016/j.fuel.2019.116362
Ganguly E., Misra S. Spatiotemporal Variations in the Connectivity of Wetting and Nonwetting Phases during Water Alternating Gas Injection // Energy & Fuels. 2021. Vol. 35. Iss. 2. P. 1129-1142. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c03170
Дроздов Н.А. Фильтрационные исследования на кернах и насыпных моделях Уренгойского месторождения для определения эффективности водогазового воздействия на пласт при извлечении конденсата из низконапорных коллекторов и нефти из нефтяных оторочек // Записки Горного института. 2022. Т. 257. С. 783-794. DOI: 10.31897/PMI.2022.71
Zhenkai Bo, Boon M., Hajibeygi H., Hurter S. Impact of experimentally measured relative permeability hysteresis on reservoir-scale performance of underground hydrogen storage (UHS) // International Journal of Hydrogen Energy. 2023. Vol. 48. Iss. 36. P. 13527-13542. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.12.270
Fatemi M., Shahrokhi O., Sohrabi M. et al. Experimental Investigation of Oil Recovery from Carbonate Reservoir Rocks Under Oil-Wet Condition: Waterflood, Gas Injection, SWAG and WAG Injections // Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference, 9-12 November 2015, Abu Dhabi, UAE, OnePetro, 2015. № SPE-177641-MS. DOI: 10.2118/177641-MS
Afzali S., Rezaei N., Zendehboudi S. A comprehensive review on Enhanced Oil Recovery by Water Alternating Gas (WAG) injection // Fuel. 2018. Vol. 227. P. 218-246. DOI: 10.1016/j.fuel.2018.04.015
Higgs S., Ying Da Wang, Chenhao Sun et al. Direct measurement of hydrogen relative permeability hysteresis for underground hydrogen storage // International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 50. Part D. P. 524-541. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.07.270
Sheng Peng. Gas-water relative permeability of unconventional reservoir rocks: Hysteresis and influence on production after shut-in // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2020. Vol. 82. № 103511. DOI: 10.1016/j.jngse.2020.103511
Keumarsi M.M., Mollaei R., Fatemi M. Microfluidics simulations of the importance of micro porosity on the dynamic wettability alteration of the porous media: Effects of wettability alteration scenario, mixed-wettability, flow rate and oil viscosity // Geoenergy Science and Engineering. 2025. Vol. 254. № 214034. DOI: 10.1016/j.geoen.2025.214034
Михайловский А.А. Применение упрощенных газогидродинамических прокси-моделей для оперативных технологических расчетов газовых промыслов и подземных хранилищ // Вести газовой науки. 2018. № 1 (33). С. 193-202.
Золотухин А.Б., Язынина И.В., Шеляго Е.В. Гистерезис относительных фазовых проницаемостей в системе вода-нефть в гидрофильных коллекторах // Нефтяное хозяйство. 2016. № 3. С. 78-80.
Sinan Zhu, Junchang Sun, Guoqi Wei et al. Numerical simulation-based correction of relative permeability hysteresis in water-invaded underground gas storage during multi-cycle injection and production // Petroleum Exploration and Development. 2021. Vol. 48. Iss. 1. P. 190-200. DOI: 10.1016/S1876-3804(21)60015-0
Троицкий В.М., Григорьев Б.А., Рассохин С.Г. и др. Физическое моделирование циклов закачки и отбора газа при разработке и эксплуатации ПХГ. Гистерезис фазовых проницаемостей // Вести газовой науки. 2019. № 1 (38). С. 18-28.
Jinkai Wang, Jialin Fu, Jun Xie, Jieming Wang. Quantitative characterisation of gas loss and numerical simulations of underground gas storage based on gas displacement experiments performed with systems of small-core devices connected in series // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2020. Vol. 81. № 103495. DOI: 10.1016/j.jngse.2020.103495
Jinkai Wang, Xiaoyong Feng, Qiqi Wanyan et al. Hysteresis effect of three-phase fluids in the high-intensity injection–production process of sandstone underground gas storages // Energy. 2022. Vol. 242. № 123058. DOI: 10.1016/j.energy.2021.123058
Ghanizadeh A., Chengyao Song, Clarkson C.R., Younis A. Relative permeability of tight hydrocarbon systems: An experimental study // Fuel. 2021. Vol. 294. № 119487. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119487
Fatemi S.M., Sohrabi M. Relative permeabilities hysteresis for oil/water, gas/water and gas/oil systems in mixed-wet rocks // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2018. Vol. 161. P. 559-581. DOI: 10.1016/j.petrol.2017.11.014
Красовский А.В., Голофаст С.Л., Рауданен Е.В. Влияние динамических фазовых проницаемостей на снижение дренируемых запасов газа сеноманских залежей // SOCAR Proceedings. 2016. № 4. С. 48-54. DOI: 10.5510/OGP20160400297
Казаков К.В. Методические вопросы гидродинамического моделирования водогазового воздействия и закачки газа // Экспозиция Нефть Газ. 2017. № 3 (56). С. 42-47.
Жуков В.С., Кузьмин Ю.О. Экспериментальная оценка коэффициентов сжимаемости трещин и межзерновых пор коллектора нефти и газа // Записки Горного института. 2021. Т. 251. С. 658-666. DOI: 10.31897/PMI.2021.5.5
Дорфман М.Б., Сентемов А.А., Белозеров И.П. Исследование вытесняющей способности водных растворов лигносульфоната на насыпных моделях пласта // Записки Горного института. 2023. Т. 264. С. 865-873.
Михайлов Н.Н., Туманова Е.С. Фазовая проницаемость низкопроницаемых коллекторов // Нефтепромысловое дело. 2020. № 8 (620). С. 28-38. DOI: 10.30713/0207-2351-2020-8(620)-28-38
Дмитриев Н.М., Максимов В.М., Михайлов Н.Н., Кузьмичев А.Н. Экспериментальное изучение фильтрационных свойств анизотропных коллекторов углеводородного сырья // Бурение и нефть. 2015. № 11. С. 6-9.
Ратников И.Б., Шульга Р.С., Романов Е.А. Интерпретация данных капиллярных исследований // Горные науки и технологии. 2016. № 4. C. 24-39. DOI: 10.17073/2500-0632-2016-4-24-37
Орлов Д.М., Федосеев А.П., Савченко Н.В. и др. Использование метода нестационарной фильтрации для оценки влияния скорости фильтрации на относительные фазовые проницаемости // Вести газовой науки. 2015. № 3 (23). С. 8-14.
Степанов А.В., Зубарева И.А., Волгин Е.Р. Гидродинамическое моделирование лабораторных экспериментов по вытеснению нефти термополимерным раствором // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2022. Т. 8. № 2 (30). С. 77-100. DOI: 10.21684/2411-7978-2022-8-2-77-100
Степанов С.В., Вокина В.Р. К вопросу о сопоставимости относительных фазовых проницаемостей, полученных разными методами // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2024. Т. 10. № 2 (38). С. 45-55. DOI: 10.21684/2411-7978-2024-10-2-45-55
Галкин С.В., Кочнев А.А., Бельтюков Д.А. Аппроксимация кривых относительных фазовых проницаемостей при создании геолого-гидродинамических моделей залежей высоковязкой нефти // Нефтепромысловое дело. 2022. № 12 (648). С. 28-33. DOI: 10.33285/0207-2351-2022-12(648)-28-33
Кадет В.В., Галечян А.М. Учет эффекта Жамена в перколяционной модели движения микродисперсных водогазовых смесей в нефтяном пласте // Вести газовой науки. 2023. № 2 (54). С. 118-123.

Аннотация

Литература

Похожие статьи